KR101358461B1 - 에이지엠 배터리용 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에이지엠 배터리용 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에이지엠 배터리용 기판의 제조시에 이중주조에 의한 불량을 방지하고 좌우측면의 쇼트개선 및 기판 활물질간 결합력이 우수하도록 사이드프레임이 구성되는 에이지엠 배터리용 기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제1실시예는 활물질을 지지하도록 하향 경사진 방향으로 연장되는 하나 이상의 하향경사그리드와 수평방향으로 연장되는 하나 이상의 수평그리드가 상호 엇갈리도록 형성되어 방사골 형상을 이루는 상부그리드; 상기 상부그리드의 하측에서 수평 및 수직방향으로 각각 연장되는 하나 이상의 하부수평그리드와 하부수직그리드가 상호 엇갈리면서 격자형을 이루는 하부그리드; 상기 상부그리드와 하부그리드의 상측과 하측을 지지하는 수평프레임; 납과 칼슘의 합금으로 이루어져 상기 상부그리드와 하부그리드의 좌우측을 지지하는 사이드프레임; 및 상기 상측을 지지하는 수평프레임에서 상향 돌출되는 이부;를 포함한다.

Description

에이지엠 배터리용 기판{Grid for AGM battery}

본 발명은 에이지엠 배터리용 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에이지엠 배터리용 기판의 제조시에 이중주조에 의한 불량을 방지하고 좌우측면의 쇼트개선 및 기판 활물질간 결합력이 우수하도록 사이드프레임이 구성되는 에이지엠 배터리용 기판에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등에 사용되는 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지이다. 납축전지의 기판은 활물질을 지지할 뿐 아니라, 전류의 이동 통로 역할도 같이 한다. 전 세계적으로 그리드 기판의 디자인은 무게를 줄이면서 전류를 가장 적절하게 집적할 수 있는 가에 대한 디자인이 연구 되어왔다. 그러나 제한된 공법으로 인하여 기판의 디자인은 제한되어왔다.

보통 납축전지의 그리드 기판에서 전류를 모아 최종적으로 보내는 곳을 이부(Lug)라 하는데, 중력주조, 익스펜디드 공법으로 만들어진 이부는 기판의 측면가장자리 및 측면가장자리로부터 이격된 자리에 위치한다.

이중에서 에이지엠 배터리(AGM battery)는 유리섬유매트(Absorptive Glass Mat)에 전해액을 흡수시켜 전해액 유동을 방지한 배터리로서 익스펜디드공법으로 제작된 기판이 사용된다.

여기서 상기 에이지엠 배터리의 익스펜디드 기판은 상측과 하측에서 격자형의 기판을 지지하는 프레임을 구성하는 대신 좌우측면이 별도의 지지프레임 없이 개방형성된다.

따라서 종래의 에이지엠 배터리의 익스펜디드 기판은 기판의 좌우측면이 개방됨에 따라서 연속주조에 의한 제조공정에서 납의 이중주조에 의해 기판표면에서 돌출된 영역이 존재함에 따라 쇼트가 빈번히 발생되고, 좌우측면이 개방됨에 따라 변형가능성이 높고, 기판 활물질간 결합력이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 연속주조시에 납의 이중주조를 방지할 수 있고, 좌우측면에서의 기판의 변형과 쇼트의 발생을 방지하고, 기판의 활물질간의 결합력을 증대시킬 수 있도록 좌우측면을 지지하는 사이드프레임을 구비한 에이지엠 배터리용 기판을 제공함에 있다.

또한 본 발명은 에이지엠 배터리용 기판에서 이부의 위치를 조절하여 기판의 중심선과 일치하도록 하여 전기가 이동하는 거리를 단축시켜 소비전력과 전류밀도와 같은 집전능력이 우수하고, 내진동성을 갖는 에이지엠 배터리용 기판을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명에 따른 제1실시예는 활물질을 지지하도록 하향 경사진 방향으로 연장되는 하나 이상의 하향경사그리드와 수평방향으로 연장되는 하나 이상의 수평그리드가 상호 엇갈리도록 형성되어 방사골 형상을 이루는 상부그리드; 상기 상부그리드의 하측에서 수평 및 수직방향으로 각각 연장되는 하나 이상의 하부수평그리드와 하부수직그리드가 상호 엇갈리면서 격자형을 이루는 하부그리드; 상기 상부그리드와 하부그리드의 상측과 하측을 지지하는 수평프레임; 상기 수평프레임의 양측 끝단에서 상하방향으로 연장되어 상기 상부그리드와 하부그리드의 좌우측을 지지하는 사이드프레임; 및 상기 상측을 지지하는 수평프레임에서 상향 돌출되는 이부;를 포함하고, 상기 하향경사그리드는 하향 경사지도록 방향으로 연장되어 상기 수평그리드와 엇갈리되, 계단식으로 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 이부는 일측에서 상기 기판의 중심까지 하향 연장되는 연장부를 더 포함하되, 상기 이부는 상방으로 돌출되는 영역의 중심(L1)에서 전체 기판의 중심(C1)까지의 거리가 18mm~22mm 인것이 바람직하다.

삭제

본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 사이드프레임은 납과 칼슘의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 에이지엠 배터리용 기판에서 납과 칼슘의 합금으로 제작된 사이드프레임을 구비하여 좌우측면을 지지하기 때문에 연속주조시에 납의 이중주조를 방지할 수 있고, 변형이 방지됨과 동시에 쇼트 방지 및 활물질간의 결합력이 증대되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 에이지엠 배터리용 기판에서 이부와 그리드와의 거리를 줄일 수 있기 때문에 소비전력은 감소되고, 전류밀도가 향상되어 집전능력이 우수하고, 중심이 편중되지 않기에 자동차의 이동중에 발생되는 진동이 가해진다 하더라도 쇼트와 같은 발생이 되지 않아 수명이 연장되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에이지엠 배터리용 기판을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 에이지엠 배터리용 기판의 타 실시예를 도시한 정면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 자동차용 축전지 기판의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에이지엠 배터리용 기판을 도시한 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 에이지엠 배터리용 기판은 활물질을 지지하고, 충/방전을 위한 전기 이동통로 역할을 수행하며, 이를 위하여 기판은 상기와 같이 전기의 이동통로 역할을 수행하기 위하여 전기가 입출력되는 이부(10)(Lug)와, 상측에서 방사골형상으로 이루어진 상부그리드(41)와, 격자형으로 이루어진 하부그리드(42)와 상측과 하측에서 상기 상부 및 하부그리드(41)(42)를 지지하는 수평프레임(20)과, 상기 상부그리드(41)와 하부그리드(42)의 좌우측면을 지지하는 사이드프레임(30)을 포함한다.

상기 상부그리드(41)는 경사지는 방향으로 하향 되는 하나 이상의 하향경사그리드(411)와 수평으로 연장되는 수평그리드(412)가 상호 엇갈리면서 방사골 형상을 이룬다. 여기서 상기 하향 경사지는 방향으로 연장되는 하나 이상의 하향경사 그리드(411)는 상기 수평방향으로 연장된 수평그리드(412) 사이에서 하향 경사지게 연장된다. 이때 상기 하향 경사 그리드(40)는 곧은 방향으로 경사지도록 연장되지 않으며, 수평그리드(412) 사이에서 계단식으로 하향 연장된다.
이는 연속주조 공정시에 이중주조를 방지하기 위한 것으로서 상기 하향경사그리드(411)가 곧게 연장되지 않기 때문에 연속주조시에 납이 중복 공급되는 이중주조에 의한 그리드(40) 표면의 울퉁불퉁하거나 돌출되는 잔여물이 발생되는 문제를 해결할 수 있다.

아울러 본 발명에서는 상기와 같은 상부그리드(41)에서 하향 연장되는 그리드(40)의 계단식으로 형성됨과 함께 상부그리드(41)와 하부그리드(42)가 서로 다른 방향으로 그리드(40)를 형성할 수 있어 이중주조를 방지할 수 있었다.

상기 하부그리드(42)는 수직으로 연장되는 하부수직그리드(421)와 수평방향으로 연장되는 하부수평그리드(422)가 상호 엇갈리면서 격자형을 이루고 있어 방사골 형상으로 이루어진 상부그리드(41)와 다른 형상을 갖어 이중주조를 방지할 수 있다.
상기 하부수평그리드(422)는 상기 상부그리드(41)의 하측에서 다 수개가 상하방향으로 정렬되어 각각 수평으로 연장되어 최상측에 위치되는 최상측 하부수평그리드(422a)에 상기 하향경사그리드(411)의 끝단이 연결된다.
상기 하부수직그리드(422)는 상기 하향경사그리드(411)의 끝단이 연결되는 상기 최상측 하부수평그리드(421a)에서 다 수개가 수직 연장되어 하측의 상기 수평프레임(20)에 연결된다.

상기 수평프레임(20)은 상기 상부그리드(41)의 상면과 상기 하부그리드(42)의 하면에서 각각 용접으로 고정되어 지지한다.

상기 사이드프레임(30)은 납과 칼슘의 합금으로 제조되어 상기 상부그리드(41)와 하부그리드(42)의 양 측단을 지지한다. 즉 상기 사이드프레임(30)은 상기 수평프레임(20)의 양측 끝단에서 수직방향으로 연장되어 상기 수평프레임(20)에 연결되어 상기 상부그리드(41)와 하부그리드(42)의 양측을 지지한다. 따라서 종래의 에이지엠 배터리의 기판과 달리 기판의 변형을 방지할 수 있도록 강한 지지력을 갖도록 하였다.

상기 이부(10)는 상기 수평프레임(20)의 중심선(C1)에서 상방으로 돌출되어 전기를 입출력하는 극주에 연결되어 상기 하부그리드(42)와 상부그리드(41)를 거쳐 전달되는 전기를 출력하고, 극주를 통해 입력되는 전기를 상부그리드(41) 및 하부그리드(42)에 출력한다. 여기서 상기 이부(10)는 상기 수평프레임(20)과의 접촉영역을 확장할 수 있도록 일측방향으로 연장되어 상기 수평프레임(20)의 상면으로 연결되어 전기가 입출력되는 연장부(11)를 포함한다. 또한 상기 기판의 중심선(C1)은 기판의 정중앙에서 수직으로 연장되어 그어진 가상의 선으로서 상기 수평프레임(20)의 중앙에 해당된다.

상기 연장부(11)는 상기 이부(10)의 하부의 일측면에서 완만하게 하향되도록 상기 수평프레임(20)의 일측 상면으로 연장되며, 바람직하게로는 상기 연장부(11)의 연장된 끝단의 위치가 상기 기판의 중심선(C1)에 위치되도록 한다.

여기서 상기 이부(10)는 상부로 돌출되는 영역의 중심선(L1)에서 상기 기판의 중심선(C1) 까지의 거리는 18~22mm 이내로 이루어지며, 더욱 바람직하게로는 19~20mm로 설정하는 것이다. 아울러 상기 이부의 중심선(L1)은 상향 돌출되는 영역의 폭거리의 중심점에서 수직으로 그어진 가상의 선이다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하고 있으며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통해 달성되는 작용설명을 개시한다.

먼저, 상기 그리드(40)는 상부그리드(41)와 하부그리드(42)가 서로 다른 형상을 갖도록 제조되기 때문에 이중주조가 발생되지 않는다. 왜냐하면, 서로 다른 형상을 갖고 있기 때문에 이중주조의 원인이 되는 납의 중복된 주입이 이루어지지 않기 때문에 이중주조로 인한 그리드(40)의 표면에 잔유물이 발생 되지 않는다.

따라서 종래와 달리 하나의 금형을 통해서 연속주조되기 때문에 동일부분에서 납의 중복주입에 따라서 외부로 누출되는 납의 용융액에 의하여 그리드(40)의 표면이 매끄럽지 못하고 잔유물이 발생되는 이중주조에 의한 문제점이 발생되지 않는다.

아울러 본 발명은 사이드프레임(30)을 납과 칼슘의 합금으로 구성함에 따라서 기판의 변형을 방지할 수 있고, 전기전도성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 이부(10)는 상부로 돌출되는 폭의 중심에 해당되는 이부(10) 중심선(L1)에서 기판의 중심선(C1)까지의 거리가 18~22mm의 범위 내에 위치되고, 이때 상기 이부(10)에서 수평프레임(20)으로 연장되는 스트랩의 연장 끝단이 상기 기판의 중심선(C1)에 위치되도록 형성된다.

이와 같이 이부(10)의 거리가 설정되면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판의 이부(10)에 연결되는 극주의 위치가 측면 가장자리로부터 편중되지 않고 일정 거리(ℓ1) 이격되어 발생되는 진동에 의해 충격이 완화되며, 극판의 성장에 따른 쇼트가 발생되지 않는다.

이와 같은 거리의 한정은 기판의 집전능력이 가장 우수한 위치이기 때문이다. 본 발명의 출원인은 상기와 같은 이부(10)의 위치를 한정하기 위하여 반복적인 실험을 통하여 집전능력이 가장 우수한 거리의 데이타를 얻을 수 있었다.

즉, 출원인은 이부(10)의 중심선(L1)에서 기판의 중심선(C1)과의 거리(L1)가 40mm와 20mm일 경우의 소비전력과 전류밀도를 측정하였다. 이는 하기의 표 1과 같다.

구분	현재	폭변경	비고
극판폭	40mm	20mm
소비전력	30.2354W	29.1021W
전류밀도	432A	439A	1.5%의 효율증대

소비전력은 이부(10) 중심선(L1)과 기판의 중심선(C1) 간의 거리가 40mm인 경우 30.235W로 확인된다. 그러나 이부(10) 중심선(L1)과 기판의 중심선(C1) 간의 거리(ℓ1)가 20mm일 때의 소비전력은 29.1021W로서 기판과 이부(10)의 중심선 간의 거리가 40mm일 때보다 더 우수함이 확인된다.

또한 전류밀도는 이부(10) 중심선(L1)과 기판의 중심선(C1) 간의 거리가 40mm 였을 때 432A이고, 20mm로 한정하면 439A로서 1.5%의 효율이 증대됨이 확인된다.

이와 같이 본 발명은 기판의 중심선(C1)과 이부(10) 중심선(L1) 간의 거리(ℓ1)를 한정하고, 이부(10)와 그리드(40)와의 통전거리 및 연결부분의 영역을 확장하기 위한 연장부(11)를 구성하여 집전능력을 향상시킬 수 있으며 내진동성을 갖게 된다.

이와 같이 본 발명은 에이지엠 배터리용 기판의 변형을 방지하고, 이중주조를 방지하여 측면에서의 쇼트를 방지함과 동시에 기판의 중심선과 이부(10)와의 거리를 한정하여 집전능력을 향상시킴과 동시에 내진동성을 갖게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 이부 11 : 연장부
20 : 수평프레임 30 : 사이드프레임
40 : 그리드 41 : 상부그리드
42 : 하부그리드 411 : 하향경사그리드
412 : 수평그리드 421 : 하부수직그리드
422 : 하부수평그리드 C1 : 기판중심선
L1 : 이부중심선 ℓ1 :이부중심선과 기판중심선의 거리

Claims (4)

1. 활물질을 지지하도록 하향 경사진 방향으로 연장되는 하나 이상의 하향경사그리드와 수평방향으로 연장되는 하나 이상의 수평그리드가 상호 엇갈리도록 형성되어 방사골 형상을 이루는 상부그리드;
   상기 상부그리드의 하측에서 수평 및 수직방향으로 각각 연장되는 하나 이상의 하부수평그리드와 하부수직그리드가 상호 엇갈리면서 격자형을 이루는 하부그리드;
   상기 상부그리드와 하부그리드의 상측과 하측을 지지하는 수평프레임;
   상기 수평프레임의 양측 끝단에서 상하방향으로 연장되어 상기 상부그리드와 하부그리드의 좌우측을 지지하는 사이드프레임; 및
   상기 상측을 지지하는 수평프레임에서 상향 돌출되는 이부;를 포함하고,
   상기 하향경사그리드는 하향 경사지도록 방향으로 연장되어 상기 수평그리드와 엇갈리되, 계단식으로 연장형성되어 그 끝단이 상기 하부수평그리드에 연결되고,
   상기 하부수평그리드는 상기 상부그리드의 하측에서 다 수개가 상하방향으로 정렬되어 각각 수평으로 연장되어 최상측에 위치되는 최상측 하부수평그리드에 상기 하향경사그리드의 끝단이 연결되고,
   상기 하부수직그리드는 상기 하향경사그리드의 끝단이 연결되는 상기 최상측 하부수평그리드에서 다 수개가 수직 연장되어 하측의 상기 수평프레임에 연결되는 에이지엠 배터리용 기판.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 이부는
   일측에서 상기 기판의 중심까지 하향 연장되는 연장부를 더 포함하되, 상기 이부는 상방으로 돌출되는 영역의 중심(L1)에서 전체 기판의 중심(C1)까지의 거리가 18mm~22mm 인 에이지엠 배터리용 기판.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 사이드프레임은
   납과 칼슘의 합금으로 이루어진 에이지엠 배터리용 기판.
   
   
   

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